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本书简介：
从瞬间移形到太空电梯，从外星接触到星际旅行，科幻和奇幻作家笔下的世界总是充满奇思妙想。但是这些奇妙的设定到底是否可信呢？比如哈利波特系列中，威斯礼先生的飞行车能在现实中存在吗？哪些设定有可能成真？哪些根本就不可能实现？本书探讨了科幻与奇幻世界中最富创意的那些细节：比如时空扭曲、变形魔法、火箭推进器、飘浮蜡烛的照明效果等等，还向读者展示了其背后隐藏的物理学和数学原理。本书作者查尔斯?阿德勒运用浅显易懂的数学模型，和仅仅高中难度的代数学知识，覆盖了大量有趣的科幻和奇幻主题。其中既有厄休拉?勒古恩的经典著作，又有《星球大战》和《阿凡达》等科幻大片，帮助读者得以认清可能性的限界。阿德勒先生阐述了《哈利波特》和《德雷斯顿档案》等奇幻作品难以严格符合科学原理的深层次原因，以及魔法在麻瓜世界的科学之处。他详细讲述了星际旅行，让我们理解为什么它没有变得像科幻作品预言的那样经济又普及。阿德勒还从科学角度讲述了关于系外行星的知识，以及在现实中我们怎样寻找外星人，为什么工作的重点从无线通讯转向了太空望远镜。在全书的末尾，他探讨了人类与其他智能生物的终极命运。全书旁征博引，谈及巨量的科幻作家及其作品。不止在正文中包含若干故事梗概，还在附录里奉上了一份关于牛顿运动定律的速成简介。《巫师，外星人和星际战舰》适用于任何科幻和奇幻读者，不管你是喜欢踏踏实实的技术，还是天马行空的想象，它都会帮助你更好地理解有关科幻与奇幻的一切。
作者简介：
：[美]查尔斯.L.阿德勒CharlesL.Adler查尔斯.L.阿德勒（1965—），物理学教授及资深科幻爱好者。1992年在布朗大学获得博士学位，目前任教于马里兰州圣玛丽学院，教授的课程有物理学基础、科学与科幻等。他在本书中运用浅显易懂的数学模型对科幻/奇幻中大量有趣的主题进行了严格的分析，而且书中用到的大部分数学内容都不超过中学代数的知识。除了对科幻/神秘现象和历史感兴趣之外，他还是一位狂热的厨师和面包师，经常为家人烘烤面包。
译者简介：
雒城资深译者，科幻爱好者，曾在社科院研究生院攻读数理逻辑。已出版多部科幻译著。
目录：
第1章游戏开始001
1.1创作本书的目的001
1.2我的若干假设前提003
1.3全书结构004
1.4你需要掌握的数学和物理学基础知识005
1.5能量与功率006
第一部分波特物理学
第2章哈利·波特与守恒律011
2.1奇幻小说的分类011
2.2变形魔法与质量守恒012
2.3幻影移形和动量守恒014
2.4修复咒和热力学第二定律018
第3章霍格沃茨为何这么黑023
3.1魔法与科技023第1章游戏开始0011.1创作本书的目的0011.2我的若干假设前提0031.3全书结构0041.4你需要掌握的数学和物理学基础知识0051.5能量与功率006 第一部分波特物理学第2章哈利·波特与守恒律0112.1奇幻小说的分类0112.2变形魔法与质量守恒0122.3幻影移形和动量守恒0142.4修复咒和热力学第二定律018第3章霍格沃茨为何这么黑0233.1魔法与科技0233.2照明问题024第4章魔兽及其证伪0314.1神龙现身0314.2如何构造一个巨人0324.3克莱伯定律之一: 美人鱼0374.4克莱伯定律之二: 猫头鹰、龙、鹰头飞马和其他飞天神兽040 第二部分星际旅行第5章技术革新: 汽车为何跟不上计算机0495.1未来世界的交通0495.2星际旅行的真相0515.3计算过程的能量需求0525.4普通汽车与飞行车的能耗分析0535.5低空轨道飞行056第6章太空度假0596.1科幻小说中的未来: 太空假期便捷又便宜0596.2轨道飞行器0626.3任何太空行程的第一步: 太空行的能量代价0626.4太空旅程的资金来源069第7章太空殖民地0727.1太空居民0727.2奥尼尔式殖民地0737.3重力问题0747.4太空站中的人工“重力”0777.5拉格朗日点0867.6地外生态和能源问题0887.7项目估价092第8章太空电梯0958.1乘梯上太空0958.2地球同步轨道的物理学原理0968.3何谓太空电梯，它有什么用？0988.4建筑如何挺立，因何倒塌？0998.5拉力与耐力: 碳纳米管1018.6能量、“轿厢”、激光和推进系统1028.7成功可能性有多大1038.8太空电梯的精准数据105第9章载人星际航行1079.1这不是坐飞机，更不同于航海1079.2开普勒三大定律1089.3霍曼转移轨道1109.4Δ?瘙經及其他1129.5返程问题1139.6引力弹弓效应和混沌轨道1149.7成本问题117第10章高级推进系统12010.1加速行进12010.2为什么化学推进系统无法胜任12010.3史上最著名的物理学公式12210.4高级推进系统设想12310.5“炸弹飞船”: “猎户座”推进器12610.6星际旅行前景展望128第11章空想中的推进系统12911.1更具空想色彩的推进系统12911.2物质?反物质推进系统的质量比13811.3辐射问题141第12章星际旅行与相对论14412.1时间足够你做任何事14412.2爱因斯坦有没有搞错？14612.3若干疑难之处14912.4相对论背景下的匀加速运动150第13章超光速旅行和时间旅行15413.1现实主义的答案15413.2非现实主义的回答15413.3为什么超光速就意味着时间旅行15613.4广义相对论15813.5引力时间延缓与黑洞16013.6虫洞和“奇异”物质16213.7祖父悖论和其他奇闻168 第三部分外星人与外星世界第14章寻找宜居行星17714.1阿德勒准则17814.2恒星的类型18014.3行星与其恒星之间的距离18414.4温室效应18614.5轨道偏心率18914.6行星大小与大气层保有能力19014.7安娜·卡列尼娜法则和宜居星球19314.8未解之谜194第15章寻找史波克的科学方法19715.1系外行星和外星植物19715.2多普勒方法20015.3凌日现象与开普勒计划20215.4生命的特殊印记20315.5外星光合作用204第16章与外星人对话的数学原理20716.1对外星生命的三种观点20716.2与外星人接触的动力21016.3德雷克方程模型与外星接触的数学评估217 第四部分古戈年第17章人类的短期生存前景22517.1我们的世界将这样落幕22517.2短期风险，人为制造的灾难225第18章建造一颗星球23918.1地球化改造23918.2火星的基本特征24118.3温度与火星大气24218.4大气中的氧24418.5经济收益246第19章戴森球和环形世界24819.1戴森球24819.2戴森网25019.3尼文的环形世界25419.4环形世界、全球卫星定位和爱伦菲斯特悖论26019.5环形世界不稳定！26119.6让空想成为现实——以及有没有必要？265第20章高级文明和卡尔达谢夫等级26720.1卡尔达谢夫等级26720.2我们现在的0.7型文明26820.3第Ⅰ类文明26920.4继续升级27120.5第Ⅱ类文明27220.6第Ⅲ类文明273第21章古戈年27521.1明天的明天27521.2“短期”展望: 5亿年以内的时光27521.3“中期”前景: 1013年以内27621.4“长期”前景: 直到时间尽头(古戈年)27821.5以黑洞为动力的文明28121.6质子会衰变——确定吗？28221.7古戈年——直到所有黑洞都蒸发28321.8我们最后的致意285致谢286附录牛顿三大运动定律288A.1牛顿运动定律289A.2常见的作用力290参考文献292译后记让科幻回归科学305前言从哈利?波特到全球变暖以及戴森球——巫师、外星人和星舰： 科幻与奇幻中的物理数学魔法符合物理学定律吗？霍格沃茨魔法学校校长邓布利多真的能够在挥舞魔杖从哈利?波特到全球变暖以及戴森球——巫师、外星人和星舰：科幻与奇幻中的物理数学魔法符合物理学定律吗？霍格沃茨魔法学校校长邓布利多真的能够在挥舞魔杖之间将乱七八糟的房间收拾好吗？他的魔杖真的能将撕碎的书籍复原吗？显然，稍稍学过物理的人会告诉你，这违背了热力学第二定律。同样，一个人能变成白天鹅或者黑天鹅吗？当然不能，因为这违反了质量守恒定律。如果魔法遵守物理学定律，那还叫什么魔法？你会对这样的物理极客产生反感，可是物理极客不管这一套，他们就喜欢寻根究底。因此，变形魔法包括孙悟空七十二变大有问题，甚至霍格沃茨大厅被成千上万根蜡烛照得光明灿烂也成问题，因为一根蜡烛的亮度差不多是一个灯泡的百分之一。一个巨人能够在地球上跑动吗？这是一个物理学问题。同样，《阿凡达》里身高三米的纳威人真的能在重力只有地球的百分之八十的潘多拉星上健步如飞吗？要知道答案，我们必须懂一点简单的物理学，而物理学告诉我们，《阿凡达》的设定是有一点点问题的。除了奇幻小说中的物理学问题，我们更关心科幻小说里各种设定是否与物理学、数学乃至化学相容。比方说，科幻黄金时代预言的大航天为什么迟迟没有到来？是什么样的基本物理学定律限制了航天事业的发展？其实答案并不那么深奥:能量，能量！能量来源限制了航天发展，能量消耗的极大降低却激发了网络时代的大发展，这一点除了克拉克预知了一些，其他科幻作家做梦也没有想到。还有，可供长期移民的空间站是可行的吗？我们是否可以在未来的二十年之内造出高达数万千米的太空梯？富豪们真的会在不远的将来去火星度假吗？(穷人就别妄想了，你出不起那个钱)。物质反物质湮灭推进器是否可行？如果这个太难，那核聚变推进器呢？如果这些在21世纪都不行，我们放开来畅想，假如技术原则上可以无限发展，人在寿命所限之下能飞出银河系，甚至旅行到宇宙尽头吗？嗯，这倒不违反相对论。接下来就是，超光速旅行可行吗？时间旅行可行吗？你会说《星际穿越》貌似是这么设定的，可是你知道这需要改变物理学中的什么常识吗？这些问题的答案都可以在这本奇书中找到。这本书就是《巫师、外星人和星舰》，作者用最基本的物理学和数学知识就推出了这些答案。我相信你和我一样，每读一页这本书，就会学到关于科幻小说的知识，同时学到了物理学知识。再有，外星人存在吗？最近我对这个问题特别感兴趣，并且还有自己的理论，我认为外星人并不存在。本来，我以为我是极少数派，读了这本书之后我才得知原来从20世纪80年代起，人类是宇宙之中唯一的智慧生物的观点已经变得比较流行，当然这局限在西方科幻作家中。中国科幻迷乃至一般公众还认为外星人当然存在。眼下，科幻作家甚至科学家还是分为三派:第一派认为智慧生命在宇宙中十分普遍；第二派认为智慧生命罕见但并不唯一；第三派就是人类中心主义了，我们是宇宙中唯一的文明。嗯，我就是一名人类中心主义者。撇开这些争议不论，我们到底该如何寻找地外生命和地外文明？这也是本书试图分析的问题之一。粒子物理学家戴森曾经在《科学》杂志上发表过一篇论文，研究是否可以围绕一颗恒星(例如太阳)造一个巨大的球，以收集太阳发出来的全部能量。这可不得了，因为我们知道太阳照射到地球上的能量是太阳辐射的总能量的极小一部分，这个大球球做出来人类就一劳永逸地解决了能源问题。这个宏大的装置叫戴森球，当然戴森并不想发明一个专利为人类谋取福利。你想，要造出这样的巨无霸我们需要的材料将来自整个木星，这实在不太现实，戴森也很难以此成为太阳系首富。他真正的目的是寻找外星人，如果外星人造出了这样的装置，我们就有可能通过这个巨大装置的红外辐射找到他们。回到地球本身。我们的能源什么时候耗尽，比如石油？地球变暖是真的吗？美俄的核储备真的可以毁灭地球？数亿年后，我们能够逃离太阳系吗？生物的终极形态是什么？你还是能够从这本书中找到一些答案。在中国，科学幻想小说爱好者是一个比较小众的圈子，尽管刘慈欣《三体》的影响已经开始溢出科幻圈，影响IT界，继而影响其他人。《三体》为何能够在IT圈产生这么大的影响？答案看上去显而易见，因为该圈的人士现在张嘴闭嘴就是“降维攻击”，可见《三体》里的二向箔才是亮点。另外，刘慈欣的“黑暗森林”的说法影响也不小，也许仅次于“降维攻击”。多媒体时代，阅读的人越来越少，读小说的人本来就是小众，更不用说科幻小说了。当然，如果我们将小说的范围扩大到奇幻，圈子就大大地放大了。我知道，中国作家富豪榜排名第一的是唐家三少，他的小说《斗罗大陆》点击量近亿次。另一个有人气的奇幻作家是江南，小说《龙族》每一卷都比任何亚马逊排名第一的书还要畅销。中国的电影市场还是好莱坞大片主导，好莱坞大片中不少是科幻电影，因此科幻电影在中国受众中影响远远大于科幻小说。说起小说《造星主》大概没有几个人知道，但谁不知道《阿凡达》、《黑客帝国》？谁不知道《星际穿越》？遗憾的是，《巫师、外星人和星舰》这本书以科幻小说为主，偶尔谈及科幻电影。幸运的是，这本书还包括了一些著名的奇幻小说，例如我们开始提到的《哈利?波特》，因此，这本书的读者对象应该涵盖了比科幻小说读者多得多的人。对我本人来说，这本书的出版实在太及时了。正好我的《三体中的物理学》4月份刚刚出版，我的那本书与这本书有相似之处也有重要的不同点，我们的出发点都是科幻，但这本书更适合对公式感兴趣的人。恰好，过去两年我在中山大学逸仙学院上过《人与宇宙的物理学》这门课，这门课的精神与《巫师》这本书很接近。我打算将来在中山大学再开一门课，这门课的教材就是《巫师》，这门课的课名也许就是“科幻和奇幻中的物理学与数学”。最后，我表达一下对本书作者的敬意。查尔斯?L.阿德勒是一位职业物理学家，专业是光学，在马里兰的圣玛丽学院任教。1992年我去布朗大学做研究助理教授的时候，他刚从那里毕业。写这本书并不容易，有人说我的《三体中的物理学》写起来也很难，这不错，可是我的书一年半载是可以写完的，而《巫师》中的内容大概需要好几年的积累。李淼2015年5月李淼，中山大学天文与空间科学研究院院长，最酷的理论物理学家，科普作家，诗人，著有《三体中的物理学》、《越弱越暗越美丽》。
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